JP2012532786A - Apparatus for quietly and linearly separating a first part and a second part - Google Patents
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Abstract
本発明は、第1の部分(2)と第2の部分(4)を平穏に線形に分離する装置に関する。第1の部分(2)は第2の部分(4)に線形に連結されている。本装置は、第1の部分(2)に付与された熱源(12)を備え、該熱源は第1の部分(2)の熱変形により第1の部分(2)が第2の部分(4)から分離するように第1の部分(2)に熱刺激を与える。 The present invention relates to a device for separating the first part (2) and the second part (4) in a calm and linear manner. The first part (2) is linearly connected to the second part (4). The apparatus comprises a heat source (12) applied to the first part (2), the first part (2) being the second part (4) due to thermal deformation of the first part (2). The first part (2) is thermally stimulated so as to separate from
Description
本発明は、第2の部分に連結された第1の部分と第2の部分を平穏に線形に分離する装置に関し、該装置は第1の部分の熱変形により第1の部分を第2の部分から分離するために第1の部分に付与され第1の部分に熱刺激を与える熱源を備える。 The present invention relates to an apparatus for separating a first part and a second part connected to a second part in a peaceful and linear manner, the apparatus separating the first part by a thermal deformation of the first part. A heat source is provided that is applied to the first portion and provides thermal stimulation to the first portion for separation from the portion.
このような機械的に連結されたアセンブリはスペースランチャ(段、ペイロードの分離)、ミサイル、宇宙探査機又は航空機(ペイロードの開放)に使用される。 Such mechanically coupled assemblies are used in space launchers (stages, payload separation), missiles, space probes or aircraft (payload release).
これらの用途の特徴は、壊れやすい物体、例えば衛星を分離する必要があることであり、衛星においては、例えばランチャ上昇フェーズ中その連結部が高い機械的荷重に耐えなければならない A feature of these applications is the need to isolate fragile objects, such as satellites, where the joints must withstand high mechanical loads, for example during the launcher lift phase.
現在知られている分離装置は、点連結、例えば爆破ボルト連結及び線形連結を用いるものがある。本発明は特に線形型の分離装置に関する。 Currently known separation devices use point connections, such as blast bolt connections and linear connections. The present invention particularly relates to linear separation devices.
機械的線形連結部は既に開示されており、例えば特許文献1に開示されている。しかし、線形連結部に適用されている殆どの解決方法は、特許文献2に開示されているように、爆破技術である。点火符号を使用し、点火時に過大圧力を発生させて選択した破壊ゾーンを変形し破壊する。爆破技術は多くの場合激しい衝撃を発生する。
The mechanical linear coupling part has already been disclosed, for example, in Patent Document 1. However, most of the solutions applied to the linear connecting part are explosion techniques as disclosed in
爆破技術を用いるすべての方法は、同様に特許文献2に開示されているように、必然的に極めて強い衝撃波を生じ、ランチャ及びそのペイロードに、時には追加の襲撃吸収システムを組み込まなければならないほどの損傷を与え得る。 All methods that use blasting techniques, as disclosed in US Pat. No. 5,677, inevitably generate extremely strong shock waves, so that an additional attack absorbing system must sometimes be incorporated into the launcher and its payload. Can cause damage.
穏やかな機械的分離も知られており、特許文献3、特許文献4及び特許文献5に開示されている。しかし、これらの分離装置は線形ではない。それらはねじ−ナット型の点装置である。それらは零次元である。 Gentle mechanical separation is also known and is disclosed in US Pat. However, these separation devices are not linear. They are screw-nut type point devices. They are zero dimensional.
従って、本発明の目的は、例えばランチャの段を分離するとともにランチャ及びそのペイロードへの衝撃を制限することができる穏やかな線形分離装置及び方法を提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a gentle linear separation apparatus and method that can, for example, separate launcher stages and limit the impact on the launcher and its payload.
これらの目的は、本発明によれば、第1の部分が線に沿って線形に第2の部分に連結され、熱源が線に沿って線形に前記第1の部分に与えられることによって達成される。 These objects are achieved according to the invention in that the first part is linearly coupled to the second part along a line and a heat source is provided linearly along the line to the first part. The
これらの特徴によって、連結部は線に沿う、例えば直線又は円に沿うことになる。連結部は線状になり、一次元である。本発明は2つの円筒部の連結に使用し、ロケット段の分離に適用することができる。 Due to these characteristics, the connecting portion is along a line, for example, along a straight line or a circle. The connecting portion is linear and is one-dimensional. The present invention can be used to connect two cylindrical portions and can be applied to separation of rocket stages.
前記熱源は複数の側壁を有する気密のキャビティ内に収納され、前記キャビティの少なくとも2つの側壁上に断熱材を設けるのが好ましい。 Preferably, the heat source is housed in an airtight cavity having a plurality of side walls, and heat insulating material is provided on at least two side walls of the cavity.
また、前記断熱材は好ましくは可能最低の熱拡散率を有する材料からなり、前記熱拡散率はλ/ρ.Cpの大きさであり、ここでλは前記材料の熱伝導率、ρはその密度及びCpはその発熱量である。 The heat insulating material is preferably made of a material having the lowest possible thermal diffusivity, and the thermal diffusivity is λ / ρ.C p , where λ is the thermal conductivity of the material and ρ is The density and Cp are the calorific value.
前記断熱材は、例えばマイカ又はプロシール(Prosial)(登録商標)からなるものとする。 The heat insulating material is made of, for example, mica or Prosial (registered trademark).
例えば、前記熱源は発熱性化学組成物とすることができる。 For example, the heat source can be an exothermic chemical composition.
前記発熱性化学組成物は850cal/g以上の発熱量を有する市販のテルミットとすることができる。 The exothermic chemical composition may be a commercially available thermit having a calorific value of 850 cal / g or more.
前記第1の部分は有利には前記第2の部分から10秒以内に分離され、好ましくは3秒以内に分離される。 Said first part is advantageously separated from said second part within 10 seconds, preferably within 3 seconds.
一つの特定の実施形態においては、前記第1の部分は軸対象部分であり、前記第2の部分は、互いに離して配置されたピンによって、又は分離可能な接着又はろう付けによって、前記第1の部分に線形に連結されたシリンダ部分である。 In one particular embodiment, the first part is an axial object part, and the second part is the first part by pins arranged apart from each other, or by separable bonding or brazing. This is a cylinder part linearly connected to the part.
前記第1の部分はその変形を促進するスプライスを備えるのが有利である。 Advantageously, said first part comprises a splice that facilitates its deformation.
本発明は、第2の部分に連結された第1の部分と第2の部分を線形に分離するソフトな線形分離方法にも関する。本方法は、熱源を前記第1の部分上に付与するステップ、次に前記第1の部分が熱的に変形され前記第2の部分から分離するように前記第1の部分を前記熱源によって加熱するステップを備える。 The present invention also relates to a soft linear separation method that linearly separates a first part and a second part connected to a second part. The method includes applying a heat source on the first portion, and then heating the first portion with the heat source such that the first portion is thermally deformed and separated from the second portion. The step of carrying out is provided.
本方法によれば、前記第1の部分は軸対象の部分とし、前記第2の部分は、互いに離して配置されたピンによって、又は分離可能な接着又はろう付けによって、前記第1の部分に線形に連結されたシリンダ状の部分とするのが好ましい。 According to the method, the first part is a part to be pivoted and the second part is connected to the first part by pins arranged apart from each other or by separable bonding or brazing. It is preferable to use cylindrical parts connected linearly.
本発明による装置はスペースランチャ、宇宙探査機、衛星及びミサイルに適用し得る。 The device according to the invention can be applied to space launchers, space probes, satellites and missiles.
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して説明のために与えられる例示的な実施形態の下記の説明を読めば明らかになる。 Other features and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following description of exemplary embodiments given by way of illustration with reference to the accompanying drawings.
図1において、番号2は第1の部分を、番号4は第2の部分を示す。第1の部分2及び第2の部分4は分離されるべき連決ゾーン6において互いに機械的に連結されている。開示する一実施形態において、連決ゾーンは第1の部分2の対応する孔に係合する第2の部分4に固定されたピン8からなる。ピン8の代わりに、ねじ、リベット又は他の任意の適切な取り付け手段を使用できる。特に図3に示されるように、第1の部分2及び第2の部分4は軸対象の部分である。
In FIG. 1,
本発明によれば、熱源12は第1の部分2に付与される。例えば、熱源12は市販のテルミット(登録商標)とすることができる。熱源12は第1の部分2に固定された溝14内に収容される。溝14は環状の閉鎖板16により閉鎖される。閉鎖版16は例えば2mmの厚さのステンレススチール板とすることができる。板16は先端が折り曲げられた板18により所定の位置に保持される。板18は例えば1mmの厚さのステンレススチール板とすることができる。リベット22で第1の部分2に固定された板20が閉鎖板1を押さえる。板20は例えば2mmの厚さのアルミニウム板とすることができる。
According to the invention, the
図2は図1に示す装置の正面図を示す。この図は第1の部分2内に第2の部分4が挿入された状態を示す。図の左側の切除部分に第1の部分2に付与された熱源12が示されている。
FIG. 2 shows a front view of the apparatus shown in FIG. This figure shows a state in which the second portion 4 is inserted into the
第1の部分2のスプライス24も図2に示され、これらは熱刺激時の第1部分の変形を促進する。
A
例えば、熱源12は850cal/g以上の発熱量を有する市販のテルミット(登録商標)とすることができる。テルミットは市販の着火剤で着火される。これらの着火剤はテルミット3〜4に対して着火剤1の質量比でテルミットと混合されるか、テルミットに隣接して同じ割合で溝内に収容される。テルミット/着火剤アセンブリはイグナイタ、例えば電気火花イグナイタで点火される。必要とされる電気イグナイタの数は分離ゾーンの長さに依存する。
For example, the
熱源が収納されるキャビティは熱の流れが所要の方向になるように少なくとも2つの側面で断熱される。図4は熱源が収納されるキャビティの断熱部の詳細な断面図を示す。キャビティは、熱流束がキャビティの下方及び左方向に向かうように、上側及び右側が断熱される。ステンレススチール板16はプロシール(Prosial)(登録商標)の層26で二重にされ、溝14は図に示される右側部分がマイカシート28で断熱される。プロシール層及びマイカシートで得られる断熱作用は第1の部分2の連結ゾーン6における高速加熱を優先的にもたらす。
The cavity in which the heat source is housed is insulated on at least two sides so that the heat flow is in the required direction. FIG. 4 shows a detailed cross-sectional view of the heat insulating part of the cavity in which the heat source is accommodated. The cavity is insulated on the upper and right sides so that the heat flux is directed downward and to the left of the cavity. The
本発明による装置は次のように動作する。分離は第1の部分2の高速加熱により開始される。つまり、所定の位置に過渡温度分布を生じ、強い温度差を与えることが本発明の基本動作原理である。この熱不均一性の一つの結果は、右側面が左側面よりも熱源に近いために、第1の部分2が図1に変形された形30で示すように変形することになる。従って、分離されるべき連結ゾーン6は適切な方向に応力を受ける。換言すれば、熱刺激が与えられると、第1の部分2と第2の部分4が有効に離れる。これは、分離されるべき連結ゾーンが発熱組成物12により応力を受ける第1の部分2の高温側にあるために起こる。これは本発明の動作に必須の条件である。もし分離されるべき連結ゾーンが発熱組成物12により応力を受ける部分2の低温側にあれば、分離されるべき第1及び第2の部分は離れる代わりの互いに圧接され、結合が増し、分離が不可能になる。
The device according to the invention operates as follows. Separation is initiated by rapid heating of the
この断熱は可能な最低の熱拡散率を有する材料でなされ、その熱拡散率の大きさの程度はλ/ρ.Cpである。λは材料の熱伝導率、ρはその密度及びCpはその発熱量である。この熱拡散率は過渡状態における熱移動を制限する断熱材の熱容量を特徴づける。 This insulation is made of a material having the lowest possible thermal diffusivity, and the magnitude of the thermal diffusivity is λ / ρ. C p . λ is the thermal conductivity of the material, ρ is its density, and C p is its calorific value. This thermal diffusivity characterizes the heat capacity of the insulation that limits heat transfer in the transient state.
キャビティは本発明の正しい動作のためには気密にする必要がある点にも注意されたい。 It should also be noted that the cavity needs to be airtight for proper operation of the present invention.
図1はピンによる機械的連結を示す。しかし、この連結は任意の他の手段、例えば接着又はろう付けによって行うこともできる。ろう付け結合は低い融点を有する材料を使用するのが有利である。接着結合は制御分離可能なレスコール社のインダー(INDAR)接着方法を使用するのが好ましい。 FIG. 1 shows a mechanical connection by means of pins. However, this connection can also be made by any other means, such as gluing or brazing. The brazing bond is advantageously made of a material having a low melting point. The adhesive bond preferably uses a controllable, separable INDAR bonding method.
本発明で特定されるような連結構造によれば、1.1g/cmのテルミット質量に対して、100mm/sを上回る(最高400mm/cまで可能)熱刺激の進行速度及び1.4秒以内に300℃の連結ゾーン内の温度上昇という結果が得られた。分離は2秒以内に起こった。しかし、この分離時間はランチャ段、宇宙探査機などの分離には受け入れられない。必要とされるのは分離シーケンスと推進シーケンスを適宜適合させることだけである。 According to the connecting structure as specified in the present invention, for a thermite mass of 1.1 g / cm, the rate of thermal stimulation is over 100 mm / s (possible up to 400 mm / c) and within 1.4 seconds. As a result, a temperature increase in the connection zone of 300 ° C. was obtained. Separation occurred within 2 seconds. However, this separation time is not acceptable for separation of launcher stages, space probes, etc. All that is required is to adapt the separation sequence and propulsion sequence accordingly.
本発明は最初はランチャ段の分離用に開発された。しかし、本発明は、線形分離が起るすべの場合、例えば衛星を開放する分野にも適用可能である。 The present invention was originally developed for separation of launcher stages. However, the present invention is also applicable to the field where satellites are opened in all cases where linear separation occurs.
本発明は、航空、陸上及び海洋設備における機械的及び熱的負荷に耐えた後に破壊しなければならない連結部にも適用することができる。 The present invention can also be applied to connections that must break after having withstood mechanical and thermal loads in aviation, land and marine facilities.
Claims (13)
熱源(12)を前記第1の部分(2)上に付与するステップ、次に
前記第1の部分(2)が熱的に変形され前記第2の部分(4)から分離するように前記第1の部分(2)を前記熱源(12)によって加熱するステップ
を備える、ことを特徴とする方法。 A method of linearly separating a first part (2) and a second part (4) linearly connected to a second part (4), comprising:
Applying a heat source (12) onto the first part (2), then the first part (2) is thermally deformed and separated from the second part (4); A method comprising heating a portion (2) of one by the heat source (12).
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